DE1291556B - Combustion device for gas turbines - Google Patents
Combustion device for gas turbinesInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrich- ·: seite der Wandung oder eines Teils hiervon mit Blech rung für Gasturbinen mit in einem Strömungsmittel- kaschiert sein, das eine Vielzahl von Löchern aufkanal angeordnetem Flammrohr, das in seiner weist.The invention relates to a combustion device ·: side of the wall or a part thereof with sheet metal tion for gas turbines with be laminated in a fluid that canalize a multitude of holes arranged flame tube, which has in its.
Wandung eine Vielzahl von Poren zum Durchtritt Zweckmäßigerweise kann die erfindungsgemäßeWall a plurality of pores for passage. Appropriately, the inventive
von Kühlluft zur Kühlung wenigstens eines Teils 5 Verbrennungseinrichtung für den Nachbrenner eines der inneren Oberfläche des Flammrohres aufweist. Gasturbinenstrahltriebwerkes Anwendung finden.of cooling air for cooling at least a part 5 combustion device for the afterburner one the inner surface of the flame tube. Find gas turbine jet engine application.
Bei einem bekannten Flammrohr dieser Art wird Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel derIn a known flame tube of this type, an embodiment of FIG
eine poröse Metallwandkonstruktion benutzt, bei der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In feiner Draht auf einen Kern aufgewickelt ist, dessen der Zeichnung zeigt Gestalt dem Endprodukt entspricht. Durch sorg- io F i g. 1 eine schematische, teilweise aufgebrochene fältige Wicklung des Drahtes kann eine Wand erzeugt > Ansicht eines- Gasturbinenstrahltriebwerkes mit der werden, deren Porosität einen vorbestimmten Pro- erfindungsgemäßen Verbrennungsemrichtung, zentsatz hat. Die Herstellung eines solchen Flamm- Fig.2 eine Schnittansicht der Verbrennungseinrohres ist sehr aufwendig, und das Flammrohr ist richtung nach F i g. 1, insbesondere gegenüber Knickbelastungen sehr emp- 15 F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 gemäß findlich, wenn der Mantel eine zur Luftzufuhr aus- F i g. 2.a porous metal wall construction used, described in the invention with reference to the drawing. In fine wire is wound on a core, the shape of which corresponds to the end product in the drawing. By careful io F i g. 1 is a schematic, partially broken away Wrinkled winding of the wire can create a wall> view of a gas turbine jet engine with the whose porosity has a predetermined pro-combustion device according to the invention, has percentage. The production of such a flame Fig. 2 is a sectional view of the combustion tube is very expensive, and the flame tube is in the direction of FIG. 1, in particular very sensitive to buckling loads. 3 shows a section along the line 3-3 according to FIG sensitive when the jacket is designed for air supply. 2.
reichende Perforation aufweisen soll. Das Triebwerk besitzt ein Triebwerksgehäuse 11,should have sufficient perforation. The engine has an engine housing 11,
Bei einer anderen bekannten Brennkammer mit das in Strömungsrichtung hintereinander einen Komporöser Flammrohrwandung besteht diese aus ge- pressor 12, eine Brennkammer 13, eine Turbine 14 sinterten Metallen, durch die sowohl Brennstoff als ao und eine Abgasleitung 15 umschließt. Das Gasturauch Sauerstoff nach innen treten und hierbei ge- binenstrahltriebwerk kann beispielsweise ein Senkmischt werden, was eine Verbesserung der Verbren- rechthubtriebwerk sein. Zu diesem Zweck kann das nungsgeschwindigkeit zur Folge haben soll. Hier- Triebwerk ein Schub-Gewichts-Verhältnis von mindedurch kann jedoch eine wirksame Kühlung der inne- stens 8:1 und vorzugsweise von mindestens 16:1 ren Oberfläche der Brennkammer nicht bewirkt wer- 25 haben.In another known combustion chamber with a compressor one behind the other in the direction of flow The flame tube wall consists of a compressor 12, a combustion chamber 13, and a turbine 14 sintered metals, through which both fuel as ao and an exhaust pipe 15 encloses. The Gasturauch Oxygen enter and, for example, the twin-jet engine can have a lowering mix what will be an improvement in the internal combustion engine. For this purpose, this can should result in speed. Here the engine has a thrust-to-weight ratio of at least however, an effective cooling of at least 8: 1 and preferably at least 16: 1 the surface of the combustion chamber was not affected.
den, weil hierbei eine hohe Ausströmgeschwindigkeit Die Brennkammer umfaßt eine Vielzahl von win-because the outflow speed is high. The combustion chamber comprises a large number of win-
durch die Poren gefordert wird und eine Turbulenz ■ kelmäßig versetzt angeordneten Flammrohren 16, von an der Innenwandung zur Verbesserung der Ver- denen nur eines dargestellt ist und die jeweils zwibrennung unmittelbar nach Durchtritt durch die sehen dem Triebwerksgehäuse U und einem inneren Wandung angestrebt wird, während zur wirksamen 30 Gehäuse 17 liegen, wobei jedes Flammrohr 16 durch Kühlung eine im wesentlichen laminare Strömung einen Strömungsmittelkanal 20 von den Gehäusen 11 längs der zu kühlenden Oberfläche anzustreben ist. und 17 getrennt ist.is required by the pores and a turbulence ■ angularly offset arranged flame tubes 16, of only one is shown on the inner wall to improve the versatility, and each is between the two immediately after passing through the see the engine housing U and an inner one Wall is sought, while to the effective 30 housing 17 are, each flame tube 16 through A substantially laminar flow cools a fluid channel 20 from the housings 11 should be aimed along the surface to be cooled. and 17 is separated.
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Jedes Flammrohr 16 besteht über seine ganzeThe invention is based on the object that each flame tube 16 exists over its whole
gleichmäßige Luftzufuhr für die Verbrennung und Länge aus einer Wandung, die aus einer Vielzahl von zugleich eine wirksame Wandkühlung bei ausreichen- 35 zusammengepreßten Lagen21 (Fig. 3) eines Netzder Stabilität des Flammrohres zu gewährleisten. materials besteht, z. B. einer Nickellegierung, dieuniform air supply for combustion and length from one wall made up of a variety of at the same time effective wall cooling with sufficiently compressed layers21 (Fig. 3) of a network To ensure stability of the flame tube. materials, e.g. B. a nickel alloy that
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer unter dem Handelsnamen »Nimonic« bekannt ist. Verbrennungseinrichtung der eingangs genannten Durch das Zusammenpressen der Lagen 21 bilden die Bauart dadurch gelöst, daß der Durchmesser der Löcher des Netzmaterials Poren 22, deren Maximal-Poren im Bereich zwischen 5 und 300 Mikron liegt 40 durchmesser einen Wert von 400 Mikron nicht über- und daß das Flammrohr von einem gewellten Bauteil schreitet und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 300 umgeben ist, der zusammen mit der Flammrohr- Mikron hegt. Die Poren 22 verleihen den Lagen 21 wandung mehrere im axialen Abstand liegende Ring- eine Porosität im Bereich von 15 bis 40%. kammern bildet, die mit dem Strömungsmittelkanal Die Lagen 21 können, wie dargestellt, an derAccording to the invention, this task is known under the trade name "Nimonic". Combustion device of the aforementioned. By pressing the layers 21 together, the Design achieved in that the diameter of the holes in the mesh material pores 22, their maximum pores In the range between 5 and 300 microns, 40 diameter does not exceed a value of 400 microns. and that the flame tube steps off a corrugated component and preferably in the range of 5 to 300 is surrounded, which harbors along with the flame tube micron. The pores 22 give the layers 21 wall several axially spaced rings - a porosity in the range of 15 to 40%. Forms chambers, which with the fluid channel The layers 21 can, as shown, at the
durch öffnungen von unterschiedlichem Ausmaß in 45 Außenseite der Wandung jedes Flammrohrs 16 Verbindung stehen. durch eine Schicht eines Blechmaterials 23 kaschiertthrough openings of different sizes in the outside of the wall of each flame tube 16 Connected. laminated by a layer of sheet metal material 23
Es hat sich gezeigt, daß die angegebene Bemessung sein, in welcher eine Vielzahl von Löchern vorgeder Porendurchmesser klein genug ist, um die Turbu- sehen ist. Statt dessen kann auch nur eine einzige lenz gering zu halten, und eine zufriedenstellende Zu- Lage 21 benutzt werden, die mit einem Metallblech fuhr von Kühlluft gewährleistet, wobei die untere Be- 50 23 kaschiert ist. Die Blechschicht 23 kann mit der grenzung von 5 Mikron die kleinste Durchmesser- Lage oder den Lagen 21 durch Sintern verbunden größe ist, bei der eine Versperrung infolge der Kanal- sein.It has been shown to be the specified dimension in which a plurality of holes vorgeder Pore diameter is small enough to see the turbo. Instead, only one can be used To keep lenz low, and a satisfactory position 21 can be used with a metal sheet is ensured by cooling air, with the lower cover 50 23 being concealed. The sheet metal layer 23 can with the Limitation of 5 microns the smallest diameter layer or the layers 21 connected by sintering size is at which there will be a blockage as a result of the canal.
partikeln nicht auftreten kann. Der gewellte Bauteil, Die Löcher 24 können so angeordnet sein, daß sieparticles cannot occur. The corrugated component, the holes 24 can be arranged so that they
der mit dem Flammrohr eine Reihe von Ringkam- die Luftmenge, die sonst durch die Wandung durchmern definiert, gewährleistet eine mechanische Stabi- 55 strömen würde, verringern, und die Anordnung kann lisierung, und da die Öffnungen zwischen Ringkam- derart getroffen sein, daß die Porosität des oder jedes mern und Strömungsmittelkanal unterschiedliche Flammrohres 16 an seinem stromaufwärtigen Ende Größe haben, tritt Kühlluft in jedes Flammrohr über am größten und am stromabwärtigen Ende am kleindie gesamte Länge ein, wodurch die Gleichmäßigkeit sten ist. Dies ermöglicht es der Kühlluft, durch das der Kühlung gewährleistet ist. 60 Flammrohr über dessen ganze Länge durchzu-which came with a series of rings with the flame tube - the amount of air that would otherwise flow through the wall defined, ensures a mechanical stability 55 would reduce currents, and the arrangement can lization, and since the openings between Ringkam- be made in such a way that the porosity of the or each mern and fluid channel different flame tube 16 at its upstream end Size, cooling air enters each flame tube at the largest and at the downstream end at the small entire length, whereby the uniformity is most. This allows the cooling air to pass through the the cooling is guaranteed. 60 Flame tube to be passed through over its entire length.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin- strömen.According to an expedient embodiment of the invention streams.
dung weisen die Kanalwände oder ein Teil hiervon Um das Äußere des Triebwerksgehäuses 11 ist einThe duct walls or a part of them have around the exterior of the engine housing 11 is a
eine Porosität von wenigstens 15 und nicht mehr als ringförmiger Brennstoffkrümmer 25 angeordnet, wel-40% auf. eher mit einer Vielzahl von winkelmäßig versetztena porosity of at least 15 and no more arranged as an annular fuel manifold 25, wel-40% on. rather with a multitude of angularly displaced
Die Kanalwandung oder ein Teil hiervon kann eine 65 Brennstoffleitungen 26 in Verbindung steht, durch einzige Geflechtlage oder mehrere derartige Lagen welche Brennstoff an den Innenraum jedes Flammaufweisen, die in an sich bekannter Weise zusammen- rohrs 16 angeliefert wird. Nach dem Durchströmen gepreßt sind. Das Geflecht kann dabei an der Außen- durch eine Brennstoffleitung 26 strömt der BrennstoffThe duct wall or a part thereof can be connected through a fuel line 26 single braid layer or several such layers which have fuel on the interior of each flame, which is delivered together tube 16 in a manner known per se. After flowing through are pressed. The braid can flow on the outside through a fuel line 26, the fuel
durch die Mitte einer Durchwirbelungsvorrichtung 27, die am stromaufwärtigen Ende des betreffenden Flammrohres 16 vorgesehen ist und die auch Verbrennungsluft vom Kompressor 12 empfängt.through the center of a vortex device 27, which is at the upstream end of the respective Flame tube 16 is provided and which also receives combustion air from the compressor 12.
Der Strömungsmittelkanal 20 empfängt Kühlluft vom Kompressor 12, und die Kühlluft strömt durch die Poren 22, um die Innenfläche der Wandung des betreffenden Flammrohres 16 zu kühlen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind die Poren 22 an der inneren Oberfläche jedes Flammrohrs 16 so angeordnet, daß sie nebeneinander liegen und einen Diffusionsquerschnitt haben, so daß diese innere Oberfläche im wesentlichen durch die Kühlluft gleichmäßig gekühlt wird.The fluid passage 20 receives cooling air from the compressor 12 and the cooling air flows therethrough the pores 22 in order to cool the inner surface of the wall of the flame tube 16 in question. How out F i g. 3 as can be seen, the pores 22 on the inner surface of each flame tube 16 are arranged so as to that they lie next to each other and have a diffusion cross-section, so that this inner surface in the is essentially evenly cooled by the cooling air.
Wenn die Flammrohre 16 nicht mit der Blechkaschierung 23 ausgestattet sind, ist ein gewellter Bauteil 30 im Strömungsmittelkanal 20 um jedes Flammrohr 16 angeordnet und bildet damit eine Reihe von im axialen Abstand liegenden Ringkammern 31, die jeweils eine mit dem Strömungsmittel- ao kanal 20 in Verbindung stehende Öffnung haben. Da diese Öffnungen 32 verschiedene Größe haben, werden die Ringkammern 31 unterschiedlich mit dem Strömungsmittelkanal 20 in Verbindung gebracht, und die Kühlluft strömt in jedes Flammrohr 16 über dessen ganze Länge ein. Wenn keine solchen gewellten Bauteile 30 vorgesehen wären, würde der Druck im Strömungsmittelkanal 20 am stromaufwärtigen Ende der Flammrohre 16 nicht genügen, die Kühlluft am stromabwärtigen Ende in das Flammrohr einzudrücken. If the flame tubes 16 are not equipped with the sheet metal cladding 23, a corrugated one Component 30 arranged in the fluid channel 20 around each flame tube 16 and thus forms a Row of axially spaced annular chambers 31, each one with the fluid ao channel 20 have communicating opening. Since these openings 32 are of different sizes the annular chambers 31 differently brought into communication with the fluid channel 20, and the Cooling air flows into each flame tube 16 over its entire length. If no such corrugated components 30 were provided, the pressure in the fluid channel 20 at the upstream end of the Flame tubes 16 are not sufficient to force the cooling air into the flame tube at the downstream end.
Bei der dargestellten Konstruktion werden die Flammrohre 16 über ihre ganze Länge mit einer im wesentlichen gleichmäßig gekühlten inneren Oberfläche versehen. Dies ist natürlich normalerweise nicht möglich, da die Kühlung der Flammrohre normalerweise dadurch erzielt wird, daß diese in teleskopischen Teilen gebaut werden, zwischen welchen die Kühlluft einströmt. Die Kühlluft wird daher nur an einer begrenzten Anzahl von axial versetzten Stellen in das Flammrohr eingeleitet, und zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende jedes solchen Abschnitts besteht eine ganz beträchtliche Temperaturdifferenz. Außerdem müssen sehr große Luftmengen dazu aufgewendet werden, zu gewährleisten, daß die Temperatur der Kühlluft am stromabwärtigen Ende jedes Abschnitts einen annehmbaren Wert hat. Die Erfindung ermöglicht es daher, die zum Kühlen notwendigen Luftmengen beträchtlich zu vermindern.In the construction shown, the flame tubes 16 are over their entire length with an im essentially evenly cooled inner surface. This, of course, is normal not possible, since the cooling of the flame tubes is normally achieved by placing them in telescopic parts are built between which the cooling air flows in. The cooling air is therefore introduced into the flame tube only at a limited number of axially offset points, and between there is a considerable amount at the upstream and downstream ends of each such section Temperature difference. In addition, very large amounts of air must be used to to ensure that the temperature of the cooling air is at the downstream end of each section has an acceptable value. The invention therefore makes it possible to use the quantities of air required for cooling to be reduced considerably.
Claims (6)
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| GB1074785A (en) | 1967-07-05 |
| FR1477813A (en) | 1967-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |